Innovadora e interconectada globalmente

Ya sea la bolsa de aire o el formato MP3, el ordenador cuántico o el hidrógeno verde: desde hace décadas, la Fraunhofer-Gesellschaft es conocida en todo el mundo por sus inventos e investigaciones en tecnologías clave. 

El helicóptero RACER
Fraunhofer IGCV mit Airbus

Cuán grande es la Fraunhofer-Gesellschaft (FhG) queda claro cuando se echa un vistazo a un mapa. En principio, la FhG está presente en todo el mundo: en Alemania, en Itzehoe, cerca del Mar del Norte, y también en el sur del país, en Holzkirchen, en la Alta Baviera, desde donde pueden verse los Alpes. En 2022, solo en Alemania hay 76 institutos y dependencias. Además, tiene sedes en casi todos los continentes: Estados Unidos, Brasil, Sudáfrica, Israel, China e India. La FhG está interconectada en una red mundial y es la mayor organización de investigación aplicada de Europa. Física de la construcción, tratamiento de datos o energía fotovoltaica, biomedicina, mecatrónica e investigación de polímeros: casi no hay tema científico o técnico en el que la Sociedad no desarrolle actividades.

Muchos inventos de sus institutos son mundialmente conocidos: las bolsas de aire como elementos de seguridad en los automóviles, por ejemplo, o el formato MP3, que comprime la música en pequeños archivos. El formato MP3 tuvo su origen en el Instituto Fraunhofer de Circuitos Integrados IIS, en Erlangen. Para su desarrollo, en los años 80, los investigadores utilizaron la conocida canción “Tom’s Diner”, de Suzanne Vega, por su ritmo claro y sencillez. El led blanco también es un invento de la Fraunhofer-Gesellschaft mundialmente conocido. Antes había que mezclar la luz de ledes azules, verdes y rojos para producir luz blanca. Eso hacía que los diseños de los led fueron complejos y caros. En 1995, los investigadores del Instituto Fraunhofer de Física Aplicada del Estado Sólido IAF, en Friburgo, fueron los primeros en lograr que un solo chip eléctrico emitiera luz blanca pura. Ese fue el comienzo del impresionante éxito actual de los ledes. 

Reimund Neugebauer, Presidente de la FhG, explica de dónde viene el poder de innovación de los aproximadamente 30.000 investigadores e investigadoras: “Nos centramos en tecnologías clave relevantes para el futuro. Para ello, evaluamos constantemente áreas innovadoras de la economía y tendencias tecnológicas con gran potencial de mercado y relevancia social y ajustamos nuestro enfoque en consecuencia.” La FhG trabaja actualmente en áreas tales como la bioeconomía, la medicina inteligente, las tecnologías cuánticas, la inteligencia artificial y las tecnologías climáticas. Especialmente importante es el futuro abastecimiento de energía, dice Neugebauer: “Podemos producir tantos ordenadores cuánticos o construir tantos centros de computación de alto rendimiento como queramos, pero si no somos capaces de abastecernos de energía de forma segura y soberana, no llegaremos a ninguna parte. Por ello, debemos avanzar tanto en nuestra política energética como en soluciones para el suministro de energía”. El objetivo, agrega, es alcanzar la soberanía energética junto con nuestros vecinos en la Unión Europea. 

Hidrógeno, energía para el futuro

Por ello, un tema central es actualmente el hidrógeno. Según Mario Ragwitz, portavoz de la Red Fraunhofer del Hidrógeno, trabajan en ello 35 institutos. “Lo bueno es que cubrimos toda la cadena de valor, desde la producción de hidrógeno hasta el transporte a los consumidores”, dice Ragwitz. Entre otras cosas, la FhG tiene laboratorios de electrólisis donde se optimiza la producción de hidrógeno a partir de agua. A ello se agregan laboratorios para el desarrollo de pilas de combustible que convierten el hidrógeno en electricidad. También se investiga cómo puede automatizarse la producción de pilas de combustible. Porque la mayoría de las veces se producen todavía a mano, lo cual es demasiado caro y lento para un futuro uso masivo del hidrógeno. Para desarrollar soluciones, el Instituto Fraunhofer de Máquinas-Herramienta y Tecnología de Conformado IWU, en Chemnitz, ha creado un inusual dispositivo de investigación: un coche llamado Silberhummel (Abejorro de plata). Se basa en diseños de un coche de carreras de los años 40 que nunca se construyó. Los investigadores han resucitado el coche y lo han dotado de un motor de pila de combustible para probar nuevos componentes y conceptos.

La materia prima más importante de Alemania fue y es el espíritu inventivo de su gente. Las soluciones e innovaciones que se desarrollan aquí contribuyen significativamente a nuestra prosperidad y son un éxito de exportación con un impacto notable en las cadenas de valor mundiales.

Prof. Dr. Reimund Neugebauer, Presidente da la Fraunhofer-Gesellschaft

¿Dónde puede el hidrógeno ser más útil en la transición energética? Para Mario Ragwitz tiene sentido utilizar el hidrógeno allí donde hay pocas alternativas verdes y cuando las emisiones de dióxido de carbono pueden reducirse masivamente. Ello se aplica particularmente a las industrias química y siderúrgica, el transporte marítimo y aéreo y el tráfico pesado. En la industria siderúrgica, por ejemplo, se utilizan hoy enormes cantidades de carbón para fundir arrabio. Junto con la empresa siderúrgica Salzgitter AG y otros socios, la FhG está desarrollando en el marco del proyecto SALCOS un proceso con hidrógeno como combustible.

Mario Ragwitz dice sobre el uso del hidrógeno: “Una economía de hidrógeno solo funciona si también podemos transportarlo” Y con respecto a la Fraunhofer-Gesellschaft, añade: “Tenemos las competencias necesarias, tanto en lo que respecta a la planificación de la infraestructura como a los conocimientos de la ciencia de los materiales”. 

En los últimos diez años, la FhG siempre ha figurado entre los diez y veinte mayores solicitantes de patentes en la Oficina Alemana de Patentes y Marcas. De muchas patentes han derivado a lo largo de los años ideas de negocios. De la FhG han surgido también numerosas empresas escindidas. La FhG posee a principios de 2022 asimismo acciones en 86 empresas. El volumen anual de investigación de la Fraunhofer-Gesell­schaft asciende a unos 2900 millones de euros, de los cuales una gran parte, 2500 millones de euros, corresponde al área central de investigación por contrato. 

El estrecho contacto con la industria no solo es esencial por la financiación. También es crucial que los investigadores conozcan en detalle las necesidades de sus socios industriales para encontrar soluciones adecuadas. Junto con Airbus, por ejemplo, el Instituto Fraunhofer de Tecnología de Fundición, Composites y Procesamiento IGCV de Augsburgo está desarrollando el helicóptero de alta velocidad RACER, que podrá alcanzar los 400 kilómetros por hora y ser muy económico. A modo de comparación, los helicópteros convencionales sólo pueden alcanzar una velocidad de entre 230 y 260 kilómetros por hora. El instituto fabrica las piezas del helicóptero piloto con plástico ligero reforzado con fibra de carbono. Lo inusual del proceso de producción es que las fibras de carbono no son colocadas a mano, sino capa por capa por un robot, lo cual acelera la producción.

En un laboratorio de  multimegavatios, los  investigadores estudian los requisitos necesarios para un suministro de energía estable.
En un laboratorio de multimegavatios, los investigadores estudian los requisitos necesarios para un suministro de energía estable.
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Bien conectada en todo el mundo

La Fraunhofer-Gesellschaft fue fundada el 26 de marzo de 1949, con una plantilla de solo 103 personas. El tamaño que alcanzaría más tarde era difícilmente imaginable. En la actualidad, la FhG ya no solo opera en Alemania, sino en todo el mundo, especialmente a través de sus ocho filiales extranjeras, ubicadas en Estados Unidos, Chile y Singapur, entre otros lugares. En este sentido, los proyectos internacionales son algo normal. La FhG también participa en varios proyectos de la Unión Europea, como el proyecto GreenCarbon, en el que se investigó, junto con socios de otros países, cómo obtener fibras de carbono a partir de residuos biológicos.

Otro ejemplo de cooperación internacional es el proyecto QuTech, dedicado al desarrollo de la tecnología cuántica. En ese proyecto, la FhG coopera con la organización neerlandesa de investigación TNO y la Universidad Técnica de Delft. La tecnología cuántica es actualmente uno de los campos de investigación más importantes de la FhG. En todo el mundo se está trabajando en el desarrollo de ordenadores cuánticos, que realizarán ciertas tareas mucho más rápido que los ordenadores convencionales. Con ellos será posible resolver exigentes problemas matemáticos. Las empresas químicas y farmacéuticas podrían utilizarlos para desarrollar e investigar nuevas y complejas estructuras moleculares. Por otro lado, la comunicación cuántica es especialmente adecuada para hacer más segura la transmisión de datos entre bancos y compañías de seguros, ya que registra automáticamente si la información está siendo interceptada por hackers. 

30.000 personas trabajan en la Fraunhofer-Gesellschaft en todo el mundo en tecnologías clave para el futuro.

Ordenador cuántico que marca tendencia

La FhG sienta actualmente las bases para ello, en cooperación, entre otros, con IBM. En 2019, la empresa presentó el IBM Q System One, el primer ordenador cuántico que puede utilizarse fuera de entornos de laboratorio. Un consorcio de siete institutos Fraunhofer lo opera en Alemania desde hace varios meses. “Queremos averiguar para qué aplicaciones es adecuado”, dice Manfred Hauswir­­th, director del instituto Fraunhofer FOKUS, en Berlín. “Porque es seguro que no sustituirá por completo a los ordenadores convencionales, sino que resolverá ciertos problemas complejos especiales”. En primer lugar, es necesario desarrollar los algoritmos adecuados para poder programar y utilizar la computadora cuántica. Conseguir que esté lista para su uso cotidiano es una tarea ingente en la que tienen que colaborar muchos. 

Cooperación con el Centro Alemán de Investigación del Cáncer: ordenador cuántico para evaluar datos de terapias
Cooperación con el Centro Alemán de Investigación del Cáncer: ordenador cuántico para evaluar datos de terapias
Schwerdt/DKFZ

“En Alemania estamos muy bien posicionados para ello”, subraya Andreas Tünnermann, director del Instituto Fraunhofer de Óptica Aplicada e Ingeniería de Precisión IOF, en Jena. “Una característica especial de este país es la investigación en cooperación, en cuyo marco se apoya el desarrollo de nuevas tecnologías a lo largo de muchos años”, especialmente de tecnologías cuyo éxito aún no es previsible. Las pequeñas y medianas empresas no podrían asumir ese riesgo por sí solas, pero los institutos pueden investigar en red gracias al apoyo del Gobierno. La FhG ya ha participado en muchos de esos proyectos. “Y durante mucho tiempo”, resalta Tünnermann, agregando que “ese tipo de proyectos de cooperación pueden durar más de diez años, y dar luego grandes resultados”.

Gracias a esa perseverancia, muchas ideas de la FhG se han convertido en un éxito en los más de 70 años transcurridos desde la fundación de la sociedad en 1949, tales como el formato MP3, cuyo desarrollo llevó muchos años y que acabó convirtiéndose en un estándar mundial.

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